气力输送系统的设计要点

董坤

【摘 要】本文简要介绍了气力输送系统的分类和组成，并对气力输送系统设计中存在的一些重要问题进行归纳总结，为以后的工程设计提供参考。

【关键词】气力输送；分类；组成；设计要点

0.前言

气力输送是借助负压或正压气流通过管道输送粉料的技术。与其他机械输送方式如斗提、皮带等相比，具有设备简单、布置灵活、占地面积小、操作及维修方便等特点，在钢铁、煤炭、电力、化工、粮食等行业得到广泛应用[1]。气力输送系统设计的合理与否，对输送效率、运行成本和使用寿命都有重要影响，因此本文对气力输送系统设计中着重考虑的问题进行归纳总结，希望引起工程设计同行的重视，为将来的工程设计提供参考。

1.气力输送系统

1.1气力输送的分类

根据输送管中物料的密集程度，气力输送可分为稀相输送和密相输送。稀相输送的混合比一般为0.1～25，输送气速为18～30m/s，高于浓相输送[2]。

根据输送管中气体的压力大小，气力输送可分为吸送式和压送式。吸送式的输送管内压力低于大气压，能自吸进料，缺点是必须负压卸料，而且物料输送距离较短；压送式的输送管内压力高于大气压，卸料方便，物料输送距离较长，其缺点是须用给料器将物料送入带压的管道中[3]。

1.2气力输送系统的组成

气力输送系统主要包括给料系统、输料系统、集料系统、动力系统和控制系统五大部分。

给料系统的作用是保证粉尘能够连续、均匀地进入输送管中，主要包括粉料缓冲斗、插板阀、旋转给料阀、给料器等。由于吸送式气力输送的输送管内存在一定负压，能够自吸进料，故其给料器通常采用L型或V型给料器，压送式的给料器较复杂，一般采用船型给料器或仓泵。

输料系统是粉料输送的关键环节，由输送直管、弯管、吸气口、吹扫口等组成，输送管的布置对气力输送系统的压力损失、连续稳定运行有至关重要的影响。

集料系统的作用是使料气分离，并将粉料收集后集中处理，主要包括集料器、卸料阀、粉料储罐等。集料器即除尘器，烟尘粒径小、混合比大时，应采用二级或以上的除尘设备，一般采用旋风分离器串联布袋除尘器即可满足收尘效率。

动力系统即抽气和供气设备，低压吸送或压送一般采用离心式风机，中压采用罗茨风机，高压采用压缩机或利用配套的压缩空气。

控制系统一般采用PLC，实现自动控制给料、输料、卸料和脉冲式布袋除尘器的自动反吹等。

2.气力输送系统设计要点

2.1混合比的选取

混合比是气力输送的主要参数，为单位时间内通过输送管截面的粉尘质量与空气质量之比。提高混合比，有利于增大输送能力和节省动力消耗，但输送速度相同的情况下，混合比过大，容易造成堵塞，并且输送压力要增高。因此，设计时应综合考虑物料的物理性质、输送方式和输送条件等因素，选取合适的混合比。目前尚无法通过理论推导出最佳混合比，在工程设计中常根据经验和实验确定。

2.2输送速度的选取

粉尘和气体混合后在输送管中运动，气流携带粉尘的升力与粉尘的重力相等时，粉尘保持悬浮，因此在输送过程中，输送速度应远高于粉尘的悬浮速度。输送速度是选择管径的关键参数，目前尚无可靠的理论计算公式，工程设计时常按经验数据或经验公式来选取，一般取15～25m/s。输送距离远的选大值，反之选小值；粉尘密度大的选大值，反之选小值。

2.3压力损失的计算

由于气力输送管道内的流动为气固两相流，压力损失除了要考虑输送管的沿程阻力和给料器、弯管、管件、分离器等处的局部阻力外，还应考虑输送粉料的加速、悬浮和提升造成的压力损失。压力损失的大小直接决定风机全压和功率，在工程设计的初步设计阶段一定要对输送管道进行预配管，尽量保证压力损失计算的准确性。

2.4弯管曲率半径

粉料在弯管中运动时，其压力损失和管壁磨损均较大。具有粘附性的细粉尘容易附着在弯管处，严重时会造成不能正常输送，因此必须对弯管进行特殊考虑。

通常情况下，彎管曲率半径越大，压力损失越小。输送弯管的曲率半径一般取输送管内径的3～20倍[4]。其值主要随物料的浓度而定，输送低浓度时取小值，反之则取大值。根据相关文献的研究结论，从工程实际出发，当R>5D时，已经无太大的实际价值，反而增加了弯头的制造难度和安装空间，对输送系统的布置带来不便[5]，因此建议在工程设计中，按照R=5D即可满足要求。

3.结语

本文在前人研究的基础上，结合工程实践项目设计，从混合比、输送速度、弯管曲率半径的选取和压力损失计算等方面，对气力输送系统的设计要点进行了总结归纳，希望为以后的工程设计提供参考。 [科]

【参考文献】

[1]汤聂，李伟奇.烧结除尘灰气力输送系统的组成[J].烧结球团，2008.

[2]郑祥玉，徐尧.气力输送工艺在煤粉输送中的应用[J].洁净煤技术，2015.

[3]孙一坚.简明通风设计手册[M].中国建筑工业出版社，2011.

[4]傅磊.散料的流动性及其在弯管中气力输送的研究，（博士论文），2000.

[5]侯松涛，陈红雷.对气力输送系统中弯头曲率半径的探讨[J].铸造设备与工艺，2013.